(57)【要約】【課題】  半透過反射型、又は透過型の液晶表示素子において、バックライト出射光の液晶表示パネル透過率を向上させ、輝度の向上及び消費電力低減を可能とした表示装置を提供する。【解決手段】  液晶表示パネル２とバックライト３との間に、マイクロレンズアレイ４が、各マイクロレンズと液晶表示パネル２の画素電極５２とが対応配置するように設けられ、液晶表示パネル２の画素内に設けられた透明電極（光透過表示部）２４の中央部を集光点として、バックライト３からの出射光をマイクロレンズ４で集光するように構成している。  これにより、バックライト３の出射光が、透明電極（光透過表示部）２４に対して平行に集光されるため、液晶表示パネル２の光の透過率が向上する。  従って、輝度が高く安定した表示品位を実現し、また、消費電力を低減した表示素子を実現することができる。【選択図】    図１
2007025109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトが前記他方の基板側に配置された表示素子であって、
前記バックライトは、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、
前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、集光手段が、該集光手段と前記画素電極とが対応配置するように設けられ、
前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記集光手段で集光するように構成したことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記画素電極の各々における前記光透過表示部の面積が、前記画素電極に対する面積比で５〜９０％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記画素電極の各々における前記光透過表示部の面積が、前記画素電極に対する面積比で１０〜８０％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
前記バックライトからの出射光は、該バックライトの出射面の法線に対する角度が±２０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項５】
前記バックライトからの出射光は、該バックライトの出射面の法線に対する角度が±１０°の範囲とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記集光手段が、前記液晶表示パネルの他方の基板の下面に形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の表示素子。
【請求項７】
前記集光手段は、マイクロレンズアレイ、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズ、屈折率分布レンズの何れかであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の表示素子。
【請求項８】
前記バックライトに備えられた前記プリズムシートは、入射面側に屈折面と反射面からなる突条の光屈折部が連続して複数設けられるとともに、前記入射面と反対側の出射面が平坦面とされてなり、
前記プリズムシートの屈折率をｎとし、
前記出射面に対する前記屈折面の傾斜角度をθ１とし、前記出射面に対する前記反射面の傾斜角度をθ２とし、
前記導光板から出射する光の、該導光板の法線に対する角度をαとした時、これらの関係が次式（１）
θ２＝１／２（１８０−θ１−ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（α−θ１）／ｎ））    ・・・（１）
で表されることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の表示素子。
【請求項９】
対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトは、前記他方の基板側に配置され、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、マイクロレンズアレイが、各マイクロレンズと前記画素電極とが対応配置するように設けられ、前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記マイクロレンズで集光するように構成したことを特徴とする表示素子の製造方法であって、
前記マイクロレンズアレイを、前記他方の基板の前記バックライト側の面に感光性屈折率変化材料を塗布した後、該感光性屈折率変化材料をマスク露光することによって形成したことを特徴とする表示素子の製造方法。
【請求項１０】
対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトは、前記他方の基板側に配置され、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、マイクロレンズアレイが、各マイクロレンズと前記画素電極とが対応配置するように設けられ、前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記マイクロレンズで集光するように構成したことを特徴とする表示素子の製造方法であって、
前記マイクロレンズアレイを、前記他方の基板の前記バックライト側の面に透明樹脂をインクジェット塗布することによって形成することを特徴とする表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルを照明するバックライトを備えた表示素子及び表示素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子の分野においては、消費電力の低減が強く要求されており、画素の領域をできるだけ大きくして表示の明るさを向上することが求められている。このため、アクティブマトリクス基板全面に厚膜の絶縁膜を形成し、この絶縁膜の上に反射型の画素電極を形成したものが実用化されている。このように、絶縁膜上に画素電極を上置きする構造のものでは、絶縁膜下層に配された走査線や信号線等と上層に配された画素電極との間で電気的な短絡を生じない構成を採用できるため、これら配線上にオーバーラップさせるように広い面積で画素電極を形成することが可能となる。これにより、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴと略記する）等のスイッチング素子や走査線，信号線の形成された領域を含めてほとんど全てを表示に寄与する画素領域とすることができ、開口率を高めて明るい表示を得ることができる。
【０００３】
また、反射型の画素電極を用いた液晶表示形態のみでは暗所での使用ができないため、液晶表示素子にバックライトを併設し、反射型液晶表示素子を部分的に透過表示可能な構成とした半透過反射型の液晶表示素子も広く使用されている。
半透過反射型の液晶表示素子では、１つの画素内を光透過表示部と光反射表示部に分割しているため、例えば、光反射表示部の面積を増やそうとすると光透過表示部の面積を減らす必要がある等、透過と反射の双方の表示形態でトレードオフの関係となる。このため、光透過表示部の面積を狭く設定した場合に、液晶表示素子の輝度ムラが生じる虞があった。
【０００４】
半透過反射型の液晶表示素子をバックライトによって透過表示した際の輝度ムラを無くすため、半透過型ＴＦＴ液晶表示パネルとバックライトとの間にマイクロレンズアレイを配置し、バックライトの上面にプリズムシートを取り付けたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−１０７５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の液晶表示素子では、液晶表示パネルとバックライトの間に配置したマイクロレンズアレイにより、強い志向性を持った光を前記光透過表示部に照射するように構成されている。
しかしながら、特許文献１に記載の液晶表示素子では、マイクロレンズアレイをなす複数のレンズの内の１個のレンズと、液晶表示パネルの１個の光透過表示部とを対応させて集光するのみの構成であり、バックライト出射光の集光状態を最適化して光透過表示部に照射するものでは無い。このため、マイクロレンズアレイによって集光されたバックライトの光が傾いた状態で光透過表示部に入射され、液晶表示素子の可視角度が狭くなったりする虞があった。
また、特許文献１の液晶表示装置が備えるバックライト上面に取り付けられたプリズムシートの構成では、バックライトの出射光が２０〜３０°の範囲で拡散することにより、マイクロレンズアレイによる集光点が大きくずれ、ＬＣＤを透過する光量がロスしていた。
【０００６】
コンピュータやモバイル機器等に用いられる直視型の液晶表示素子においては、バックライトの出射光を、ＢＥＦ（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）等のレンズシートを用いて平行化した光を光透過表示部に照射する方法も提案されている。しかしながら、この場合は３０〜４０°の光の拡散があり、集光点が大きくずれる虞があるため、レンズ集光には適していない。
【０００７】
半透過型ＴＦＴ液晶表示パネルでは、画素内にスイッチング素子や信号線が形成されているために、画素内の光透過表示部が画素中心からオフセットした位置にあることが多く、レンズと光透過表示部のとのアライメント（位置関係）が重要となる。
【０００８】
また、透過型の液晶表示素子の場合であっても、信号電圧保持用の容量部（Ｃｓ）等の非透過部があるため、バックライトの出射光がロスしてしまい、有効利用されていなかった。このため、半透過型の液晶表示素子と同様、集光手段を設け、且つ集光性を向上させるため、バックライトの出射光の平行度を向上させることが望まれていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、半透過反射型、又は透過型の液晶表示素子において、バックライト出射光の液晶表示パネル透過率を向上させ、輝度の向上及び消費電力低減を可能とした表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトが前記他方の基板側に配置された表示素子であって、前記バックライトは、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、集光手段が、該集光手段と前記画素電極とが対応配置するように設けられ、前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記集光手段で集光するように構成したことを特徴とする表示素子を提供する。
【００１１】
上述の構成によれば、バックライトの出射光が、光透過表示部に対して平行に集光されるため、液晶表示パネルの光の透過率が向上するという作用が得られる。
従って、輝度が高く安定した表示品位を実現し、また、消費電力を低減した表示素子が実現できる。
【００１２】
本発明の表示素子では、前記画素電極の各々における前記光透過表示部の面積が、前記画素電極に対する面積比で５〜９０％の範囲であることが好ましく、１０〜８０％の範囲であればより好ましい。
【００１３】
バックライトの出射光を集光手段によって集光し、且つ、画素電極に対する光透過表示部の面積比を上述とすることにより、表示素子の輝度が一層向上する。
【００１４】
本発明の表示素子では、前記バックライトからの出射光は、該バックライトの出射面の法線に対する角度が±２０°の範囲とされていることが好ましく、±１０°の範囲とされていることがより好ましい。
【００１５】
バックライトの出射光を集光手段によって集光し、且つ、バックライトの出射光の角度を上述とすることにより、液晶表示パネルの光の透過率が一層向上するという作用が得られる。
【００１６】
本発明の表示素子では、前記集光手段が、前記液晶表示パネルの他方の基板の下面に形成されている構成としても良い。
【００１７】
本発明の表示素子では、前記集光手段を、マイクロレンズアレイ、レンチキュラーレンズ、フルネルレンズ、屈折率分布レンズの何れかで構成しても良い。
【００１８】
本発明の表示素子では、前記バックライトに備えられた前記プリズムシートは、入射面側に屈折面と反射面からなる突条の光屈折部が連続して複数設けられるとともに、前記入射面と反対側の出射面が平坦面とされてなり、前記プリズムシートの屈折率をｎとし、前記出射面に対する前記屈折面の傾斜角度をθ１とし、前記出射面に対する前記反射面の傾斜角度をθ２とし、前記導光板から出射する光の、該導光板の法線に対する角度をαとした時、これらの関係が次式（１）
θ２＝１／２（１８０−θ１−ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（α−θ１）／ｎ））    ・・・（１）
で表されるように構成することが好ましい。
【００１９】
バックライトを上述の構成として、各角度の関係を規定することにより、バックライト出射光の、出射面法線に対する出射光の角度を所定範囲内として平行化することができる。
【００２０】
本発明は、対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトは、前記他方の基板側に配置され、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、マイクロレンズアレイが、各マイクロレンズと前記画素電極とが対応配置するように設けられ、前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記マイクロレンズで集光するように構成したことを特徴とする表示素子の製造方法であって、前記マイクロレンズアレイを、前記他方の基板の前記バックライト側の面に感光性屈折率変化材料を塗布した後、該感光性屈折率変化材料をマスク露光することによって形成したことを特徴とする表示素子の製造方法を提供する。
【００２１】
本発明は、対向配置された基板間に液晶が封入された液晶表示パネルと、該液晶表示パネルを照明するバックライトとを備え、前記一方の基板の液晶層側の面と前記他方の基板の液晶層側の面にそれぞれ電極と配向膜が形成され、前記他方の基板の電極の一部が光反射性の画素電極とされ、前記画素電極の一部に光透過部が形成され、該光透過部の形成領域に透明電極が形成されて光透過表示部とされ、前記光反射性の画素電極形成領域が光反射表示部とされ、前記バックライトは、前記他方の基板側に配置され、光源と、該光源の出射光が入射され、内部を伝搬した光を表面から出射する導光板と、該導光板の前記液晶表示パネル側に配置されたプリズムシートと、前記導光板の裏面側に配置された反射板とを備え、前記液晶表示パネルとバックライトとの間には、マイクロレンズアレイが、各マイクロレンズと前記画素電極とが対応配置するように設けられ、前記光透過表示部の中央部を集光点として、前記バックライトからの出射光を前記マイクロレンズで集光するように構成したことを特徴とする表示素子の製造方法であって、前記マイクロレンズアレイを、前記他方の基板の前記バックライト側の面に透明樹脂をインクジェット塗布することによって形成することを特徴とする表示素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の表示素子では、バックライトの導光板の液晶表示パネル側にプリズムシートを配置するとともに、導光板の裏側に反射板を配置し、液晶表示パネルとバックライトとの間に、集光手段が、該集光手段と液晶表示パネルの画素電極とが対応配置するように設けられ、液晶表示パネルの画素内に設けられた光透過表示部の中央部を集光点として、バックライトからの出射光を集光手段で集光するように構成している。
これにより、バックライトの出射光が、光透過表示部に対して平行に集光されるため、液晶表示パネルの光の透過率が向上する。
従って、輝度が高く安定した表示品位を実現し、また、消費電力を低減した表示素子を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る表示素子の実施の形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の全ての図面において、説明の都合上、各構成要素の厚さや寸法比等を、適宜異なるように示している。
図１Ａ、Ｂ及び図２Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の表示素子の一例を説明する図であり、この表示素子１は、液晶表示パネル２と、該液晶表示パネル２を裏側から照光するバックライト３と、液晶表示パネル２とバックライト３との間に配置されたマイクロレンズアレイ（集光手段）４とで概略構成される。
【００２４】
本実施形態の表示素子１に備えられたマイクロレンズアレイ４は、液晶表示パネル２が有する画素電極５２内に設けられた透明電極（光透過表示部）２４に対して、該透明電極２４の中央部を集光点として、バックライト３の出射光を集光するものであり、図１Ａに示す例では、マイクロレンズアレイ４を、液晶表示パネル２のアクティブマトリックス基板（他方の基板）５の下面に、偏光板４３を介して形成している。
また、本実施形態の表示素子１に備えられた透明電極２４は、画素電極５２との面積比で５〜９０％、より好ましくは１０〜８０％の面積となっている。
また、本実施形態の表示素子１に備えられたバックライト３は、該バックライト３から液晶表示パネル２に向けられた光の拡散角度が、バックライト３の出射面３ａの法線Ｔに対する角度が±２０°の範囲、より好ましくは±１０°の範囲となるように構成されている。
【００２５】
また、本実施形態の表示素子１に備えられたバックライト３は、図１Ｂに示す光源３２と、光源３２の出射光を伝搬して表面から出射する導光板３１とを有し、該導光板３１の液晶表示パネル２側にプリズムシート３３が配置されている。このプリズムシート３３は、入射面側、つまり導光板３１側に、図７Ｂに示す屈折面３３ａと反射面３３ｂからなる突条の光屈折部が連続して複数設けられるとともに、入射面と反対側の出射面３ａが平坦面とされてなり、プリズムシート３３の屈折率をｎとし、出射面３ａに対する屈折面３３ａの傾斜角度をθ１とし、出射面３ａに対する反射面３３ｂの傾斜角度をθ２とし、導光板３１から出射する光の、該導光板３１の法線Ｔに対する角度をαとした時、これらの関係が次式（１）
θ２＝１／２（１８０−θ１−ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（α−θ１）／ｎ））    ・・・（１）
で表される。
上述の構成により、本実施形態の表示素子１に備えられたバックライト３は、該バックライト３から液晶表示パネル２に向けられた光の拡散角度が、バックライト３の出射面３ａの法線Ｔに対する角度が±２０°の範囲、より好ましくは±１０°の範囲となるように構成されている。
【００２６】
液晶表示パネル２は、図１Ａ、Ｂに概略構造を示すように、スイッチング素子が形成された側のアクティブマトリクス基板（下基板：他方の基板）５と、それに対して設けられた対向側の基板（上基板：一方の基板）６と、これらの基板５、６の間に基板５、６とシール材７とに囲まれて挟持されている光変調層としての液晶層８とを備えて構成されている。即ち、上述のように構成された基板５、６は、スペーサ（図示略）によって互いに一定に離間された状態で保持されるとともに、基板周辺部に熱硬化性のシール材７を塗布することにより、接着一体化されている。
【００２７】
アクティブマトリクス基板５は、図１Ａ、Ｂ、図３Ａに示すように、ガラスやプラスチック等からなる透明の基板本体５ａ上に、平面視それぞれ行方向（図３Ａのｘ方向）と列方向（図３Ａのｙ方向）に複数の走査線５ｂと信号線５ｃが相互に電気的に絶縁されて形成され、各走査線５ｂ、信号線５ｃの交差部の近傍にＴＦＴ（スイッチング素子）５１が形成されている。上記基板本体５ａ上において、画素電極５２が形成される領域、ＴＦＴ５１が形成される領域、走査線５ｂ及び信号線５ｃが形成される領域を、それぞれ画素領域、素子領域、配線領域と呼称することができる。
【００２８】
本実施形態のＴＦＴ５１は逆スタガ型の構造を有し、本体となる基板本体５ａの最下層部から順にゲート電極５３、ゲート絶縁膜５４、ｉ型半導体層５５、ソース電極５６及びドレイン電極５７が形成され、ｉ型半導体層５５の上であってソース電極５６とドレイン電極５７との間にはエッチングストッパ層５８が形成され、更に、ｉ型半導体層５５とドレイン電極５７との間、及びｉ型半導体層５５とソース電極５６との間にｎ型半導体層５９が形成されている。
【００２９】
基板本体５ａはガラスの他、合成樹脂等の絶縁性透明基板からなる。ゲート電極５３は導電性の金属材料からなり、図３Ａに示すように行方向に配設される走査線５ｂと一体に形成されている。ゲート絶縁膜５４は酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｙ）等のシリコン系の絶縁膜からなり、走査線５ｂ及びゲート電極５３を覆うように基板上に形成されている。
【００３０】
以上説明の如く構成されているＴＦＴ５１の部分および走査線５ｂと信号線５ｃを覆うソース絶縁膜２０Ａが基板本体５ａ上に形成されている。
なお、本実施形態においては、スイッチング素子として逆スタガ型のＴＦＴ５１を設けたが、スイッチング素子は他の積層構造の薄膜トランジスタあるいは薄膜ダイオード素子などのスイッチング素子を用いても良い。
【００３１】
更に、先のソース絶縁膜２０Ａの上には有機材料からなる絶縁膜２０Ｂが積層され、この絶縁膜２０Ｂ上にＡｌやＡｇ等の高反射率の金属材料からなる光反射性の画素電極５２が形成されている。
光反射性の画素電極５２は、先の走査線５ｂと信号線５ｃとが囲む矩形状の領域よりも若干小さくなるような平面視矩形状になるように絶縁膜２０Ｂ上に形成され、図３Ａに示すように平面視した場合に上下左右に並ぶ画素電極５２どうしが短絡しないように所定の間隔をあけてマトリクス状に配置されている。即ち、これらの画素電極５２は、それらの端辺がそれらの下に位置する走査線５ｂ及び信号線５ｃに沿うように配置されており、走査線５ｂと信号線５ｃが区画する領域のほぼ全域を画素領域とするように形成されている。なお、これらの画素領域の集合が液晶表示パネル２での表示領域に相当する。
【００３２】
絶縁膜２０Ｂは、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾシクロブテンポリマ（ＢＣＢ）等からなる有機系の絶縁膜とされており、ＴＦＴ５１の保護機能を強化するようになっている。この絶縁膜２０Ｂは、基板本体５ａ上において他の層に対して比較的厚く積層され、画素電極５２とＴＦＴ５１及び各種配線との絶縁を確実にし、画素電極５２との間に大きな寄生容量が発生するのを防止する。
【００３３】
上述の絶縁膜２０Ａ、Ｂにおいて、先の各ソース電極５６の一端部５６ａに達するようにコンタクトホール２１が形成され、このコンタクトホール２１の内部にはその上下に位置する画素電極５２とソース電極５６の一端部５６ａを電気的に接続する導電材料からなる接続部２５が形成され、ＴＦＴ５１の動作により画素電極５２に対する通電のスイッチングの切り替えができるように構成されている。
【００３４】
絶縁膜２０Ｂにおいて、走査線５ｂと信号線５ｃとが囲む矩形状の領域の中央部に位置するように平面視短冊状の窪部２２が形成され、この窪部２２は絶縁膜２０Ｂを貫通して絶縁膜２０Ａに達するように形成されている。窪部２２の平面形状は、画素電極５２の横幅の数分の１程度、画素電極５２の縦幅の５〜６割程度とすることが好ましいが、総合的には、画素電極５２との面積比が５〜９０％の範囲であることが好ましく、１０〜８０％の範囲とすればより好ましい。
【００３５】
次に、窪部２２の位置に相当する部分の画素電極５２には、窪部２２の底面に合致するような平面形状の透過部（透孔）２３が形成され、この画素電極５２の透過部２３の下側に位置する窪部２２の底面を覆うように透明電極材料からなる透明（画素）電極２４が形成され、窪部２２の内周面を覆うように延長形成された画素電極形成材料が窪部底面の透明電極２４の周縁部まで到達されて光反射性の画素電極５２に透明電極２４が電気的に接続されている。従って光反射性の画素電極５２と透明電極２４は、ＴＦＴ５１のスイッチング動作によって同時駆動されて液晶層に電界を印加して液晶の駆動を行うことができるようになっている。
従って、各画素領域において、窪部２２の形成部分が基板５の外側からの入射光（バックライト３から出射された光）を透過する光透過部３０とされており、その他の領域、即ち、画素電極５２の非透過部（透過部２３が形成されていない部分）が基板６の外側からの入射光を反射する光反射表示部３５とされている。
【００３６】
また、先の光反射性の画素電極５２の３つが、後述するカラー表示のためのほぼ１つの画素領域に対応し、透過部２３の底面積が透過表示の際の光通過領域に対応するので、先の画素電極５２の面積に占める透過部２３の面積割合を５〜９０％の範囲とすることが好ましく、１０〜８０％の範囲とすればより好ましい。更に、本実施形態では画素電極５２に透過部２３を１つのみ形成したが、画素電極５２に複数の透過部を形成しても良い。その場合には、複数の透過部を合わせた総面積を、画素電極５２の面積の５〜９０％の範囲とすることが好ましく、１０〜８０％の範囲とすればより好ましい。この場合、複数の透過部の形成位置に合わせて各透過部の下にそれぞれ窪部を設けることとなる。
【００３７】
上述のように構成された基板本体５ａ上には、更に画素電極５２及び絶縁層２０Ｂと窪部２２を覆うようにポリイミド等からなる下基板側配向膜２９ａ、２９ｂが形成されている。これらの下基板側配向膜２９ａ、２９ｂにおいて、光透過部３０、即ち、窪部２２の底部側に形成されているのが配向膜２９ａであり、画素電極５２上に形成されているのが配向膜２９ｂである。
これらの配向膜２９ａ、２９ｂには、図１Ａの矢印Ｒに示す方向（図１Ａの断面図において左向き）にラビング処理が施されて、液晶の配向容易軸の方向が矢印Ｒに示す方向とされるとともに、プレティルト角が０゜を超えて１０°以下、例えば１〜１０゜の範囲、より好ましくは５〜１０゜の範囲とされている。
【００３８】
対向側の基板６は、ガラスやプラスチック等からなる透光性の基板本体６ａの液晶層８側の面に、カラーフィルタ層６１とＩＴＯ等の透明な対向電極（共通電極）６２と上基板側配向膜６３が形成されている。なお、図１Ａに示す例では、基板本体６ａの外面側に偏光板Ｈ１、位相差板Ｈ２、Ｈ３が、必要に応じて設けられる。前記カラーフィルタ層６１はブラックマトリクスにより碁盤目状に区画された矩形状の領域に個々に赤色と青色と緑色の３原色のいずれかのカラー絵素が配置され、これらの矩形状の領域は先に図３Ａを元に説明した平面視矩形状の画素電極５２の形状と対応され、これら各画素電極５２が対応する領域の液晶の透過率を調節することでカラー表示ができるように構成されている。
【００３９】
配向膜６３、２９ｂの膜厚は、例えば５００〜６００Å（０.０５〜０.０６μｍ）程度とされる。
【００４０】
バックライト３は、図１Ａに示すように、液晶表示パネル２の裏面側、つまりアクティブマトリクス基板５側に配置され、図１Ｂに示すＬＥＤ等からなる光源３２と、平板状の透明なアクリル樹脂等からなる導光板３１とを備え、光源３２の出射光が導光板３１の端面から入射して伝搬し、導光板３１の表面から出射することによって、液晶表示パネル２を裏面側から照光するようにして構成されている、
また、図７に示すように、導光板３１は、裏面側、つまり液晶表示パネル２とは反対側の面に形成されているプリズム形状の凹凸部等による光反射部で光路変更し、導光板３１上面の表面３１ａから液晶表示パネル側に出射できるようになっている。
また、導光板３１の表面３１ａ側には、三角形状の凹凸によってプリズムをなすプリズムシート３３が配置されている。このプリズムシート３３は、入射面側、つまり導光板３１側に、屈折面３３ａと反射面３３ｂからなる突条の光屈折部が連続して複数設けられるとともに、入射面と反対側の出射面３ａが平坦面とされてなり、出射面３ａから液晶表示パネル２に対して光を出射する。
また、図８に示すように、導光板３１の裏面３１ｂ側には、三角形状の凹凸が形成されて反射面３４ａ、３４ｂを有し、導光板３１の裏面３１ｂ側から出射された光を該導光板３１へ反射する反射板３４が配置されている。
バックライト３と液晶表示パネル２との間には、必要に応じて偏光板４３（図１Ａ参照）と位相差板（図示略）が配置される。
【００４１】
本実施形態の表示素子１では、バックライト３を上述の構成とすることにより、バックライト３の出射面３ａからの出射光を平行化している。
バックライト３の、導光板３１の表面３１ａから出射される光の法線Ｔに対する角度αに合わせて、プリズムシート３３の屈折面３３ａの出射面３ａに対する傾斜角度θ１、及び、反射面３３ｂの出射面３ａに対する傾斜角度θ２の、２つのプリズム角度を設定することにより、バックライト３からの出射光を平行化することができる。
【００４２】
図７に示すバックライト３の、プリズムシート３３のプリズム角度の設定条件を以下に説明する。
図７Ｂに示す各々の角度β（屈折面３３ａの法線に対する入射光の角度）、γ（屈折面３３ａの法線に対する透過光の角度）、ε（法線Ｔに対する反射面３３ｂの反射光角度）、ψ（法線Ｔに対する出射面３ａからの出射光角度）の各角度は、プリズムシート３３の屈折率をｎとした時、以下の（２）〜（５）式で表される。
【００４３】
β＝α−θ１    ・・・（２）
【００４４】
γ＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎβ／ｎ）    ・・・（３）
【００４５】
ε＝１８０−２θ２−θ１−γ    ・・・（４）
【００４６】
ψ＝ｓｉｎ−１（ｎ＊ｓｉｎε）    ・・・（５）
【００４７】
上記各式に示した各角度の内、ψ＝ε＝０°とした場合、傾斜角度θ１、θ２は以下に示す（１）式に定まる。
【００４８】
θ２＝１／２（１８０−θ１−ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（α−θ１）／ｎ））    ・・・（１）
【００４９】
上記各式における傾斜角度θ１は、α＝７０°の時はθ１＞３０°、α＝７５°の時はθ１＞２０°、α＝８０°の時はθ１＞１０°、α＝８５°の時はθ１＞０°の範囲内とすることが好ましい（図１１乃至１４参照）。また、傾斜角度θ２の範囲は、α、φ、θ１によって一義的に定まる。
角度ψ、εを０°とし、角度αを上記各角度の時の傾斜角度θ１を上述の範囲内とし、また、傾斜角度θ２が一義的に定まることにより、バックライト３の出射光の前記法線Ｔに対する拡散角度を±２０°、好ましくは±１０°の範囲内とし、略平行光とすることが可能とり、また、出射光の利用効率を高めることができる。
傾斜角度θ１、θ２の好ましい角度範囲の詳細については、後述の実施例において、データを用いて説明する。
【００５０】
以下に、バックライト３の裏面３１ｂ側に配置された反射板３４の、各傾斜角度の設定条件を説明する。
図８Ｂに示すように、導光板３１からの出射光の法線Ｔに対する角度αと、導光板３１からの出射光が反射面３４ａで反射した時、反射光の法線Ｔに対する角度βとの関係は、底面３４ｃに対する反射面３４ａの傾斜角度θ３により、以下の（６）式で決定される。また、底面３４ｃに対する反射面３４ｂの傾斜角度θ４は、以下の（７）式を満たすことが好ましい。
【００５１】
θ３＝（α−β）／２      ・・・（６）
【００５２】
９０−α＜θ４≦９０°    ・・・（７）
【００５３】
図８Ａに示すように、導光板３１の裏面３１ｂには、光源３２の出射方向に対して滑らかに傾斜して対向した斜面部３１ｃが形成されている。
本実施形態の表示素子１では、光源３２から出射された光が、導光板３１の斜面部３１ｃから出射し、反射板３４で反射して導光板３１に対して垂直に入射及び透過して、該導光板３１の表面３１ａから出射されるように構成している。
【００５４】
上記各式において、傾斜角度θ３は角度α、βによって一義的に定まる。また、傾斜角度θ４は９０°―α≦θ４≦９０°の範囲内とすることが好ましい。
傾斜角度θ３、θ４を上述とすることにより、バックライト３の背面側から出射される光を、反射板３４によってバックライト３の方向に効率良く反射し、バックライト３の出射面３ａから出射することが可能となる。
図１６に、角度β＝０°、つまりバックライト法線に対して平行とした場合の、角度αと傾斜角度θ３の関係を示すが、角度αが大きくなるほど、傾斜角度θ３は大きくなり、前記（７）式で表される傾斜角度θ４の好ましい角度範囲は広くなる。
【００５５】
図９に示すグラフは、図７に示すようなバックライトの、輝度角度分布の測定結果を示すものである。
ここで用いたバックライトは、導光板３１から出射される光の法線Ｔに対する角度αが７５°であり、プリズムシート３３の屈折率ｎが１．４９となっている。そして、このバックライトは、法線Ｔに対する反射面３３ｂの反射光角度ε、及び法線Ｔに対する出射面３ａからの出射光角度ψが０°となって平行化された光が出射面３ａから出射するように、（１）式を用いて、プリズムシート３３の各プリズムの傾斜角度を、θ１＝５０°、θ２＝５６．８°として設定したものである。
図９のグラフに示すように、本例で説明するバックライトは、法線Ｔに対して０°の角度での輝度が約１０００（ｃｄ／ｍ２）でピークとなっており、また、法線Ｔを中心として−１０°及び１０°の角度における輝度が約３５０ｃｄ／ｍ２であり、また、−２０°及び２０°の角度における輝度が約１００ｃｄ／ｍ２であり、この角度範囲において、輝度が１００ｃｄ／ｍ２以上と高い数値を示している。
これに対し、法線Ｔを中心として−２５°及び２５°の角度における輝度は約３０ｃｄ／ｍ２となっており、±２０°の角度範囲における輝度と比べて低くなっている。
この輝度角度分布グラフから、本実施形態で用いられるバックライトは、最も高い輝度が得られる角度範囲が、法線Ｔを中心とした概ね±２０°の範囲、より好ましくは±１０°の範囲となっており、高い平行度を有する光を出射できる構成となっていることが明らかである。
なお、図８に示すような、導光板３１の裏側にプリズム状の反射板３４が配置されたバックライトを用いた場合であっても、上述のような平行光が得られることは言うまでも無い。
【００５６】
マイクロレンズアレイ４は、液晶表示パネル２とバックライト３との間に配置され、バックライト３の出射光を集光して、液晶表示パネル２の透明電極２４（光透過表示部）に集光して入射させるものである。
マイクロレンズアレイ４は、図２Ａ、Ｃに示すように、ＴＦＴ５１が実装された基板本体５ａの裏面側（偏光板４３）やバックライト３の導光板３１の表面に形成するか、又は、図２Ｃに示すように、基板本体５ａと導光板３１間に挿入しても良く、形成位置を適宜選択して配置できる。
【００５７】
マイクロレンズアレイのレンズ形状は、図２に示したものには限定されない。
図３Ｂ〜Ｅの断面図は、図３Ａに示した画素電極５２と各レンズとの対応関係を示している。
マイクロレンズアレイの形状は、図３Ｅの断面Ｂ−Ｂに示すような凸レンズ状のマイクロレンズアレイ４の他、例えば、図３Ｂの断面ＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ及び図３Ｃの断面ＩＩＩＢ-ＩＩＩＢに示す形状を併せて有する凹レンズ状のマイクロレンズアレイ４ａであっても良い。
また、集光手段としては、マイクロレンズアレイの他、図３Ｂの断面ＩＩＩＡ-ＩＩＩＡ及び図３Ｄの断面ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに示す形状を併せて有し、画素電極５２の長手方向（図３Ａにおいて上下方向）のみ集光するレンズを並べたレンチキュラーレンズ４ｂを用いても良い。
また、各画素に集光するように設けられた、フレネルレンズや屈折率分布ガラスを用いたものであっても良い。
【００５８】
マイクロレンズアレイ４の材質としては、基板本体５ａにＴＦＴ５１を形成する前に、基板本体５ａの裏面側にマイクロレンズアレイ４を形成する場合、ＴＦＴ５１の成膜及び加工の際に形状変化を生じない材質を選択、採用することが好ましい。
基板本体５ａにマイクロレンズアレイ４を形成する際、基板本体５ａ裏側（バックライト３側）に偏光板を貼る場合は、接着剤の屈折率が出来る限り１に近いものを選択することが好ましい。これにより、レンズ屈折が小さくなり、焦点距離が長くなる。
なお、基板本体５ａの裏側に、画素電極５２に対応した屈折率分布ガラスを作製した後、反対側の面にＴＦＴ５１を設けても良い。
基板本体５ａにＴＦＴ５１を形成した後に、基板本体５ａ裏面側にレンズを形成する場合、スピンコートやｗｅｔ現像等の加工によって配向膜が劣化しないよう注意する必要がある。
【００５９】
図２Ａに示すように、マイクロレンズアレイ４を、液晶表示パネル２の裏側、つまり基板本体５ａの裏側に形成する際は、透明電極２４との間で近距離となる直下を避けて配置するのが好ましい。これにより、マイクロレンズアレイ４による集光が長焦点となり、振幅の小さなレンズが使用可能となるとともに、マイクロレンズアレイ４を平坦化する工程が不要となる。
マイクロレンズアレイ４を透明電極２４の近距離直下に配置した場合、短焦点の集光となるために振幅が大きく形成が難しいマイクロレンズアレイが必要となること、マイクロレンズアレイの平坦化工程が必要となること（平坦膜は１０μｍ以上の圧膜が必要）、平坦樹脂膜は２００℃以上の高耐熱と１．３以下の低屈折率が必要となり材料が限定されること、平坦膜上に金属配線やＴＦＴ５１を形成すると信頼性及び歩留まりが低下する等の虞があるためである。
【００６０】
図４Ａ、Ｂに示すように、マイクロレンズアレイ４を用いることにより、画素電極５２に対する開口率が低く、光が透過する角度範囲の狭い透明電極２４に光を透過させる場合であっても、この透明電極２４の中央部へ光を集光することができる。
図４Ａに示すように、マイクロレンズアレイ４のレンズに入射する光が平行（０°）でなく、図示例のように、レンズ軸Ｒに対して２０°の角度で入射する場合であっても、図４Ｂに示すようなマイクロレンズアレイ４の屈折、集光作用によって、透明電極２４の中央部へ光を無駄なく集光することができる。
【００６１】
マイクロレンズアレイを、液晶表示パネル２の裏面側（バックライト３側）に設けられた下偏光板の表面に設置する方法について、図５、図６を用いて以下に説明する。
マイクロレンズフィルムを、液晶表示パネル２に貼り付けられた偏光板４３上に直接形成する場合は、図５Ａに示すように、まず偏光板４３上にレンズ樹脂材料４０を塗布してプリベークを行う。次に、図５Ｂに示すように、転写型４５を用いてレンズ樹脂材料４０を、液晶表示パネル２の画素電極５２（図１Ａ参照）にアライメントしながら、レンズ形状に転写成形した後、マスク露光及びベークを施す。これにより、マイクロレンズアレイ４１が形成され、図５Ｃに示すように、マイクロレンズアレイ４１をバックライト３側に向けてモジュール組み込みを行う。
マイクロレンズフィルムを、偏光板上に形成した後に該偏光板を液晶表示パネル２に貼り付ける場合は、図６Ａに示すように、偏光板４３上にレンズ樹脂材料４０を塗布してプリベークを行う、次に、図６Ｂに示すように、転写型４５を用いてレンズ樹脂材料４０をレンズ形状に転写成形した後、マスク露光及びベークを施す。図６Ｂ、Ｄに示すように、表面にマイクロレンズアレイ４２が形成された偏光板４３を必要なサイズにカットした後、液晶表示パネル２に、画素電極５２（図１Ａ、図３Ａ参照）にアライメントしながら貼合せる。
なお、レンズ樹脂材料としては、ポリシラン樹脂等の感光性屈折率変化材料を用いることが好ましい。
また、上記作製過程におけるベーク温度は、偏光板４３の劣化温度以下とすることが好ましい。
また、マイクロレンズアレイの設置の際は、偏光板等のレンズ形成箇所に対し、透明樹脂をインクジェット塗布することによって、マイクロレンズフィルムを形成する方法を用いても良い。
【００６２】
図２Ｂに示す例のように、マイクロレンズアレイを、液晶表示パネル２とバックライト３の間に挿入配置する場合は、樹脂等の透明な耐熱板（図示略）上にレンズ樹脂材料を塗布して、レンズ形状に転写成形した後、マスク露光及びベークを施す。そして、液晶表示パネル２（偏光板４３）とバックライト３の間に、レンズと画素電極５２（図１Ａ、図３Ａ参照）をアライメントして、マイクロレンズアレイが形成された耐熱板をシャーシやケース等で固定する。この場合のマイクロレンズアレイの作成方法としては、図７を用いて説明した方法を用いることができるが、マイクロレンズアレイを液晶表示パネル２とバックライト３との間に挿入配置する方法は上述に限定されず、適宜決定して選択すれば良い。
【００６３】
図２Ｃに示すように、マイクロレンズアレイを、バックライト３の上面に設置する場合は、バックライト３上面側に設けられたプリズムシート３３（図７参照）上に、レンズフィルム又はレンズ板からなるマイクロレンズアレイを設置し、液晶表示パネル２の画素電極５２（図１Ａ参照）に対して、バックライト３と共にアライメントして、モジュール組付けを行えば良い。
【００６４】
以上、説明したように、本実施形態の表示装置では、バックライトの導光板の液晶表示パネル側にプリズムシートを配置するとともに、導光板の裏側に反射板を配置し、液晶表示パネルとバックライトとの間に、マイクロレンズアレイが、各マイクロレンズと液晶表示パネルの画素電極とが対応配置するように設けられ、液晶表示パネルの画素内に設けられた光透過表示部の中央部を集光点として、マイクロレンズで集光するように構成している。
これにより、バックライトの出射光が、光透過表示部に対して平行に集光されるため、液晶表示パネルの光の透過率が向上する。
従って、輝度が高く安定した表示品位を実現し、また、消費電力を低減した表示素子を実現することができる。
【００６５】
以下に、本発明に係る表示装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００６６】
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子のＴＦＴ基板本体裏面に、集光手段として厚さ０．１ｍｍのマイクロレンズアレイを使用して、該マイクロレンズアレイを画素電極とアライメントして接着剤で貼り合せ、図１Ａに示すような液晶表示パネル２を作製し、更に、図７に示すように、バックライトの導光板の表面側（液晶表示パネル側）にプリズムシートを配置して表示素子を作製した。
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子として、画素電極に対する透明電極の開口率が、面積比で３０％となっており、画素電極の寸法が縦１８０μｍ×横６０μｍ、透明電極の寸法が縦３６μｍ×横４０μｍとなっているものを用いた。
バックライトとして、図７に示すような、導光板の表面側にプリズムシートが配置されたものを用いた。また、バックライトの導光板表面からの、法線に対する光の出射角度αは７５°であり、前記プリズムシートの屈折率ｎは１．４９であった。そして、図７Ｂに示すプリズムシートの各プリズムの傾斜角度を、前記（１）式を用いて、θ１＝５０°、θ２＝５６．８°として構成することにより、バックライト出射面からの出射光角度ψが０°となるような設定として、本発明に係る表示素子を得た。
本実施例のサンプルを用いて、図９Ａ、Ｂのグラフ及びデータに示すような、バックライト出射光の輝度角度分布を測定したところ、バックライト法線に対して０°の角度における輝度が９７６．０ｃｄ／ｍ２であり、法線に対して１０°の角度における輝度が３７０．３ｃｄ／ｍ２、法線に対して２０°の角度における輝度が８８．３ｃｄ／ｍ２であった。また、法線に対して２５°の角度における輝度が５４．４ｃｄ／ｍ２であった。
上述の輝度角度分布より、本例のバックライトは、最も高い輝度が得られる角度範囲が、法線Ｔを中心とした±２０°の角度範囲、より好ましくは±１０°の角度範囲となっており、高い平行度を有する光を出射できることが明らかである。
これにより、プリズムシートをバックライトの導光板上面に配置することにより、バックライト出射光の拡散角度が小さくなり、平行度が向上することが実証された。
【実施例２】
【００６７】
実施例１において作製した表示素子を使用して、バックライトの出射光が法線に対して±１０°の範囲となるように調整し、且つ、透明電極（光透過表示部）の画素電極に対する開口率を変位させて１０％〜８０％としたサンプル（実施例）、透明電極の画素電極に対する開口率を５％以下又は９０％以上としたサンプル（比較例）を作製した。更に、各サンプルにおいて、マイクロレンズアレイを付けた状態と、マイクロレンズアレイを付けない状態（比較例）のサンプルを各々作製し、各サンプルを使用して、バックライト出射光の、透明電極の透過率を測定した。
図１０Ａ、Ｂに、透明電極の開口率とバックライト出射光の透過率との関係を示す。
【００６８】
透明電極の開口率を１０％とした場合の光透過率は、マイクロレンズアレイを用いた時が４０％、マイクロレンズアレイを用いなかった時が１０％であり、マイクロレンズアレイを用いて集光することによって、大きな効果を奏することが確認できた。
また、透明電極の開口率を８０％とした場合の光透過率は、マイクロレンズアレイを用いた時が９８％、マイクロレンズアレイを用いなかった時が８０％であり、マイクロレンズアレイを用いて集光することによって、大きな効果を奏することが確認できた。
また、透明電極の開口率を５％とした場合の光透過率は、マイクロレンズアレイを用いた時が２０％、マイクロレンズアレイを用いなかった時が５％であり、マイクロレンズアレイを用いて集光することによって、一定以上の効果があることが確認できた。
【００６９】
一方、透明電極の開口率を１００％とした場合の透過率は、マイクロレンズアレイを用いた時が９８％、マイクロレンズアレイを用いなかった時が１００％であり、マイクロレンズアレイを用いて集光するよりも、バックライトの出射光を透明電極へ向けて直射した方が効率良く光を透過でき、マイクロレンズアレイを用いることによる効果は確認できなかった。
これにより、バックライト出射光の拡散角度を±１０°以下とすることによって、透明電極の開口率を５〜９０％、好ましくは１０〜８０％とした場合の広範囲にわたり、マイクロレンズアレイを用いた集光効果が得られることが実証された。
【００７０】
以上、説明した実施例においては、図１０Ａのグラフ、図１０Ｂの一覧表からもわかるように、透明電極の開口率が小さい場合は、レンズで集光された光が透過する角度範囲が狭くなる一方、透明電極の開口率が大きすぎると、マイクロレンズアレイ等の集光手段を用いて集光することによる効果が薄れることが明らかとなった。
このため、バックライトの出射光の拡散角度が大きい場合は、図１０Ａ、Ｂに示す開口率と透過率の関係において、マイクロレンズアレイ等の集光手段を用いることによる集光効果が得られる範囲が狭くなってしまう。
本発明に係る表示装置では、バックライトの出射光を平行化して集光しているため、集光手段を用いることによる効果が生じる開口率の範囲が広くなっている。つまり、バックライト上面側にプリズムシートを配置することにより、本発明に係る表示装置が備えるマイクロレンズアレイ等の集光手段による集光効果が一層向上することが明らかである。
【００７１】
図１１乃至１４に、プリズムシートの傾斜角度θ１、θ２とバックライト出射光角度との関係を測定した実施例データを示す。また、図１５Ｂに、図１１乃至１４のデータをプロットしたグラフを示す。
図１５Ａに示す光の届く高さＨとプリズム高さｈの関係が、Ｈ＜ｈの関係であれば光の利用効率が良くなる。このため、θ１、θ２の角度は、前記Ｈ＜ｈの条件を満たす範囲であることが好ましい。
図７Ｂ及び図１５Ａに示す各角度及び寸法の関係は、以下の式で表される。
【００７２】
ｄ＝ｐ＊ｔａｎθ１／（ｔａｎθ１＋ｔａｎθ２）
【００７３】
Ｈ≒（ｐ＋ｄ）／ｔａｎα
【００７４】
ｈ＝ｄ＊ｔａｎθ２
【００７５】
図１１乃至１４、及び図１５Ｂに示すように、傾斜角度θ１は、α＝７０°の時はθ１＞３０°、α＝７５°の時はθ１＞２０°、α＝８０°の時はθ１＞１０°、α＝８５°の時はθ１＞０°の範囲内とすることが好ましい。傾斜角度θ２の範囲は、α、φ、θ１によって一義的に定まる。
角度αが上記各角度の時の傾斜角度θ１を上述の範囲内とし、また、傾斜角度θ２が一義的に定まることにより、光の届く高さＨとプリズム高さｈの関係がＨ＜ｈの条件を満たし、出射光の利用効率を高めることができる。また、上述したように、バックライトの出射光の前記法線Ｔに対する拡散角度を±２０°、好ましくは±１０°の範囲内とするのが可能となることが明らかである。
なお、Ｈ＞ｈとした場合には、プリズムシートに入射される光の一部がθ２側の面に当たらなくなり、光の利用効率が低下する。従って、Ｈ＜ｈとなることが好ましい。
【００７６】
以下に、本発明に係る表示装置の作製例を示す。
【００７７】
［作製例１］
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子のＴＦＴ基板本体裏面に、レンチキュラーレンズ及び屈折率分布ガラスを画素電極とアライメントして接着剤で貼り合せた表示素子を、それぞれ作製した。各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の集光効果が得られた。
【００７８】
［作製例２］
透過型ＴＦＴ液晶表示素子のＴＦＴ基板本体裏面に、作製例１と同様、厚さ０．１ｍｍのマイクロレンズアレイを画素電極とアライメントして接着剤で貼り合せて表示素子を作製した。また、マイクロレンズアレイの他、レンチキュラーレンズ及び屈折率分布ガラスを用いたものを各々作製し、各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の集光効果が得られた。
【００７９】
［作製例３］
半透過型ＳＴＮ液晶表示素子に、作製例１と同様、厚さ０．１ｍｍのマイクロレンズアレイを画素電極とアライメントして接着剤で貼り合せ、本発明に係る表示素子を作製した。マイクロレンズアレイの他、レンチキュラーレンズ及び屈折率分布ガラスを用いたものを各々作製し、各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の集光効果が得られた。
【００８０】
［作製例４］
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子のバックライト上にマイクロレンズアレイを貼り付け、液晶表示ユニットとバックライトとをアライメントしてシャーシで固定して、本発明に係る表示素子を作製した。実施例１のサンプルと同様の、マイクロレンズアレイによる集光効果が得られた。
【００８１】
［作製例５］
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子の、他方の基板のバックライト側の基板面にポリシラン樹脂を膜厚２０μｍで塗布し、液晶層面マークにアライメントしながら、紫外線を６Ｊ／ｃｍ２で照射してマスク露光を行うことによって微細凹凸レンズを形成した後、２００℃の温度でベークし、カット処理の後、液晶を注入して本発明に係る表示素子を作製した。
また、液晶表示素子に、半透過型ＳＴＮ液晶表示素子、及び、透過型ＴＦＴ液晶表示素子を用いて、上述と同様に本発明に係る表示素子を作製した。
各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の、マイクロレンズアレイによる集光効果が得られた。
【００８２】
［作製例６］
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子の、他方の基板のバックライト側の基板面にポリシラン樹脂を膜厚２０μｍで塗布し、液晶層面マークにアライメントしながら、紫外線を６Ｊ／ｃｍ２で照射してグレースケールマスク露光を行うことによって微細凹凸レンズを形成した後、２００℃の温度でベークし、カット処理の後、液晶を注入して本発明に係る表示素子を作製した。
また、液晶表示素子として半透過型ＳＴＮ液晶表示素子、及び、透過型ＴＦＴ液晶表示素子を用いて、上述と同様に本発明に係る表示素子を作製した。
各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の、マイクロレンズアレイによる集光効果が得られた。
【００８３】
［作製例７］
半透過型ＴＦＴ液晶表示素子の、他方の基板のバックライト側の面に、透明樹脂を、液晶層面マークにアライメントしながらインクジェット塗布して微細凹凸レンズを形成した後、２００℃の温度でベークし、カット処理の後、液晶を注入して本発明に係る表示素子を作製した。
また、液晶表示素子として半透過型ＳＴＮ液晶表示素子、及び、透過型ＴＦＴ液晶表示素子を用いて、上述と同様に本発明に係る表示素子を作製した。
各サンプルとも、実施例１のサンプルと同様の、マイクロレンズアレイによる集光効果が得られた。
【００８４】
［作製例８］
作製例１〜７にて作製した表示素子に、バックライトをなす導光板の上面側にプリズムシートを設置した。この構成により、図９のグラフに示すようなバックライトの出射光が略平行化される効果が得られ、また、マイクロレンズアレイ等の集光手段による集光効果が確認できた。
【００８５】
［作製例９］
作製例１〜７にて作製した表示素子に、バックライトをなす導光板の下面側に反射板を設置して、本発明に係る表示素子を作製した。この構成により、図９のグラフに示すようなバックライトの出射光が略平行化される効果が得られ、また、マイクロレンズ等の集光手段による集光効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の表示素子の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の表示素子の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の表示素子の一例を示す図であり、Ａは平面図、Ｂは図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ断面図、Ｃ〜Ｅは図３ＡのＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ断面図である。
【図４】本発明の表示素子の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の表示素子の一例を示す図であり、マイクロレンズアレイを形成して表示素子を製造する過程を説明する図である。
【図６】本発明の表示素子の一例を示す図であり、マイクロレンズアレイを形成して表示素子を製造する過程を説明する図である。
【図７】本発明の表示素子の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の表示素子の一例を示す図であり、バックライトの構成を説明する概略図である。
【図９】本発明の表示素子の一例を示す図であり、Ａはバックライトの輝度分布角度を説明するグラフ、Ｂはデータである。
【図１０】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、Ａは透過率のグラフ、Ｂは透過率データの一覧である。
【図１１】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、プリズムシートを備えたバックライトのデータである。
【図１２】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、プリズムシートを備えたバックライトのデータである。
【図１３】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、プリズムシートを備えたバックライトのデータである。
【図１４】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、プリズムシートを備えたバックライトのデータである。
【図１５】本発明の表示素子の実施例を説明する図であり、プリズムシートを備えたバックライトのデータである。
【図１６】本発明の表示素子の一例を説明する図であり、バックライト反射板の角度と反射光の角度との関係を示す。
【符号の説明】
【００８７】
１…表示素子、２…液晶表示パネル、５…アクティブマトリックス基板（下基板：他方の基板）、５２…画素電極、６…基板（上基板：一方の基板）、６２…対向電極（共通電極）、６３…上基板側配向膜、３…バックライト、３ａ…出射面、３１…導光板、３１a…表面、３２…光源、３３…プリズムシート、３３ａ…屈折面、３３ｂ…反射面、３４…反射板、４、４ａ、４ｂ、４１、４２…マイクロレンズアレイ（集光手段）、８…液晶層、２３…透過部、２４…透明電極、２９ａ、２９ｂ…下基板側配向膜、３０…光透過部、３５…光反射表示部、Ｔ…法線、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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